JPH07267740A - 高融点無機物質粉末の加圧仮焼成形法 - Google Patents
高融点無機物質粉末の加圧仮焼成形法Info
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- JPH07267740A JPH07267740A JP6062522A JP6252294A JPH07267740A JP H07267740 A JPH07267740 A JP H07267740A JP 6062522 A JP6062522 A JP 6062522A JP 6252294 A JP6252294 A JP 6252294A JP H07267740 A JPH07267740 A JP H07267740A
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- mold
- shape
- molding
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、セラミックス粉末及び高融点金属
粉末等の成形において、焼成前または後における二次的
加工の必要性が少ない粉体成形方法を提供することを目
的としている。特に、複雑な形状の空領域あるいは複数
の空領域を有する成形体を容易に形成することが可能な
粉体成形方法を提供することを目的とするものである。 【構成】 比較的低い温度で溶融あるいは軟化する無機
物質粉末成分を体積割合で5〜30%含有する無機物質
粉末集合体を複雑な形状を有する型に入れ、粉末成分の
一部が軟化・溶融する温度まで加熱し、型内の粉末に流
動性が与えられたのち比較的低い圧力で加圧して仮焼成
形体を得ることを特徴とする粉体成形方法である。尚、
この際に比較的低温度で軟化・溶融する粉末の量を体積
率で5〜30%に限定している。
粉末等の成形において、焼成前または後における二次的
加工の必要性が少ない粉体成形方法を提供することを目
的としている。特に、複雑な形状の空領域あるいは複数
の空領域を有する成形体を容易に形成することが可能な
粉体成形方法を提供することを目的とするものである。 【構成】 比較的低い温度で溶融あるいは軟化する無機
物質粉末成分を体積割合で5〜30%含有する無機物質
粉末集合体を複雑な形状を有する型に入れ、粉末成分の
一部が軟化・溶融する温度まで加熱し、型内の粉末に流
動性が与えられたのち比較的低い圧力で加圧して仮焼成
形体を得ることを特徴とする粉体成形方法である。尚、
この際に比較的低温度で軟化・溶融する粉末の量を体積
率で5〜30%に限定している。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粉体成形方法に関する
ものである。詳しく述べると、本発明は、セラミックス
粉体、金属粉末等の成形において複雑な最終所望形状に
近い形状、すなわちニア・ネット・シェイプ[near net
shape]を付与することが可能な加圧“仮焼”成形方法
に関するものである。
ものである。詳しく述べると、本発明は、セラミックス
粉体、金属粉末等の成形において複雑な最終所望形状に
近い形状、すなわちニア・ネット・シェイプ[near net
shape]を付与することが可能な加圧“仮焼”成形方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セラミックスの成形方法としては、一般
に、スリップキャスト法、一軸加圧成形(金型成形)
法、冷間静水圧(CIP)成形法(ラバープレス)、押
出成形法及び射出成形法などが知られている。これらの
成形法には、それぞれ一長一短があり、得ようとする製
品の形状、密度、精度等に応じて最も適した方法が選択
されているが、それらの成形法によって得られる焼結前
のセラミックス成形体、いわゆる素地(しらじ[green
])の形状は、単純な中空形状、凹部を含まない形
状、同一断面形状など総じて単純な形状に限定され、内
方形状の複雑な凹部を有するあるいは複数の凹部を有す
る形状は、実質的にこのような成形法のみによって形成
することは困難である。さらに、スリップキャスト法
は、精密な肉厚の制御が要求されるような製品、あるい
は高密度製品の成形には不適であり、また押出法及び射
出成形法は、成形時に用いた有機バインダーの高い含有
量に起因する高い気孔率の問題があり、高密度成形品の
製造には適さない。
に、スリップキャスト法、一軸加圧成形(金型成形)
法、冷間静水圧(CIP)成形法(ラバープレス)、押
出成形法及び射出成形法などが知られている。これらの
成形法には、それぞれ一長一短があり、得ようとする製
品の形状、密度、精度等に応じて最も適した方法が選択
されているが、それらの成形法によって得られる焼結前
のセラミックス成形体、いわゆる素地(しらじ[green
])の形状は、単純な中空形状、凹部を含まない形
状、同一断面形状など総じて単純な形状に限定され、内
方形状の複雑な凹部を有するあるいは複数の凹部を有す
る形状は、実質的にこのような成形法のみによって形成
することは困難である。さらに、スリップキャスト法
は、精密な肉厚の制御が要求されるような製品、あるい
は高密度製品の成形には不適であり、また押出法及び射
出成形法は、成形時に用いた有機バインダーの高い含有
量に起因する高い気孔率の問題があり、高密度成形品の
製造には適さない。
【0003】従って、得ようとする製品の最終形状が例
えば内方形状の複雑な凹部を有するあるいは複数の凹部
を有する等の、複雑な形状である場合、上記したような
成形法によって半加工品を成形し、この半加工品を、焼
成前、すなわち素地の状態においてあるいは焼成後の焼
結体の状態においてさらに機械加工し所望の最終形状を
有する成形体とする必要がある。
えば内方形状の複雑な凹部を有するあるいは複数の凹部
を有する等の、複雑な形状である場合、上記したような
成形法によって半加工品を成形し、この半加工品を、焼
成前、すなわち素地の状態においてあるいは焼成後の焼
結体の状態においてさらに機械加工し所望の最終形状を
有する成形体とする必要がある。
【0004】素地の状態における加工法としては、機械
加工が多く行われ、この方法とCIP成形(ラバープレ
ス)法を組合せた方法は、素地成形方法として最も一般
的に用いられる方法の一つであるが、このような素地機
械加工は原料粉末の多量の損失をもたらす面からすると
問題の残る方法である。
加工が多く行われ、この方法とCIP成形(ラバープレ
ス)法を組合せた方法は、素地成形方法として最も一般
的に用いられる方法の一つであるが、このような素地機
械加工は原料粉末の多量の損失をもたらす面からすると
問題の残る方法である。
【0005】一方、焼成後の焼結体の加工方法として
は、被加工材の硬さ及び組成に応じて種々の方法が適用
可能であるが、その代表的なものとしてダイヤモンド研
削及び研磨、超音波加工、超高速ウォータジェットなど
の力学的加工法、放電加工、電子ビーム加工などの電気
的加工法、さらに光学的加工法としてレーザ加工などが
知られている。しかしながら、セラミックスは、本来硬
質の物質であるために、加熱処理後の焼結状態における
加工は基本的には困難であり、加工に要する時間と経済
的な負担の増大を防ぐ上からこれを最小限に留めること
が望まれる。さらに放電加工法は、実施可能なセラミッ
クスが導電性ないしは部分的導電性のものに限定され、
また超音波加工法は、非常に多くの治具及び工具を必要
とし、その交換が煩雑であるといった問題も多く存在す
る。
は、被加工材の硬さ及び組成に応じて種々の方法が適用
可能であるが、その代表的なものとしてダイヤモンド研
削及び研磨、超音波加工、超高速ウォータジェットなど
の力学的加工法、放電加工、電子ビーム加工などの電気
的加工法、さらに光学的加工法としてレーザ加工などが
知られている。しかしながら、セラミックスは、本来硬
質の物質であるために、加熱処理後の焼結状態における
加工は基本的には困難であり、加工に要する時間と経済
的な負担の増大を防ぐ上からこれを最小限に留めること
が望まれる。さらに放電加工法は、実施可能なセラミッ
クスが導電性ないしは部分的導電性のものに限定され、
また超音波加工法は、非常に多くの治具及び工具を必要
とし、その交換が煩雑であるといった問題も多く存在す
る。
【0006】また、粉末冶金は、超硬合金等サーメット
製品、高融点金属製品あるいは鉄系機械部品などの製造
方法として広く用いられている方法である。このような
粉末冶金における成形方法としても、前記セラミックス
の成形方法として述べたと同様の金型成形法、CIP成
形法、スリップキャスト法などの成形法が用いられてい
るが、この場合にも複雑形状の成形品をこれらの成形法
により形成することは困難であり、焼成前あるいは後に
おける二次加工の時間的及び経済的な負担が問題になっ
ている。
製品、高融点金属製品あるいは鉄系機械部品などの製造
方法として広く用いられている方法である。このような
粉末冶金における成形方法としても、前記セラミックス
の成形方法として述べたと同様の金型成形法、CIP成
形法、スリップキャスト法などの成形法が用いられてい
るが、この場合にも複雑形状の成形品をこれらの成形法
により形成することは困難であり、焼成前あるいは後に
おける二次加工の時間的及び経済的な負担が問題になっ
ている。
【0007】このように従来の粉体成形法においては、
複雑な形状の成形は困難であり、更に成形体に高密度性
が要求される場合にはより一層難しいものとなってい
た。
複雑な形状の成形は困難であり、更に成形体に高密度性
が要求される場合にはより一層難しいものとなってい
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、新しい粉末
成形方法を提供することを目的とするものである。本発
明は、また焼成前または後における二次的加工の必要性
が少ない粉体成形方法を提供することを目的としてい
る。本発明は、さらに複雑な構造、特に複雑な形状の空
領域あるいは複数の空領域を有する成形体を容易に形成
することが可能な粉体成形方法を提供することを目的と
するものである。
成形方法を提供することを目的とするものである。本発
明は、また焼成前または後における二次的加工の必要性
が少ない粉体成形方法を提供することを目的としてい
る。本発明は、さらに複雑な構造、特に複雑な形状の空
領域あるいは複数の空領域を有する成形体を容易に形成
することが可能な粉体成形方法を提供することを目的と
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記諸目的は、粉体集合
体を複雑な形状を有する型に入れ、粉体成分の一部が軟
化・溶融する温度まで加熱し、型内の粉末に流動性が与
えられたのち比較的低い圧力で加圧して仮焼成形体を得
ることを特徴とする粉体成形方法によって達成される。
尚、この際に比較的低温度で軟化・溶融する粉末の量を
体積率で5〜30%に限定しているのは、その量が5%
未満では、流動性により他の大部分の粉末を型内に十分
に充填させるに不十分であり、一方、30%超では、成
形は容易となるが、最終焼成体の高温特性が著しく低く
なることが予想できるためである。
体を複雑な形状を有する型に入れ、粉体成分の一部が軟
化・溶融する温度まで加熱し、型内の粉末に流動性が与
えられたのち比較的低い圧力で加圧して仮焼成形体を得
ることを特徴とする粉体成形方法によって達成される。
尚、この際に比較的低温度で軟化・溶融する粉末の量を
体積率で5〜30%に限定しているのは、その量が5%
未満では、流動性により他の大部分の粉末を型内に十分
に充填させるに不十分であり、一方、30%超では、成
形は容易となるが、最終焼成体の高温特性が著しく低く
なることが予想できるためである。
【0010】また、本発明で用いる型としては、被成形
粉末との反応性が小さく、高温においても成形圧に耐え
る強度を有する限り、金属あるいはサーメット製の金
型、黒鉛型、あるいは窒化ホウ素(BN)、窒化ケイ素
(Si3 N4 )、サイアロン等のセラミックス型のいず
れもが用いられる。
粉末との反応性が小さく、高温においても成形圧に耐え
る強度を有する限り、金属あるいはサーメット製の金
型、黒鉛型、あるいは窒化ホウ素(BN)、窒化ケイ素
(Si3 N4 )、サイアロン等のセラミックス型のいず
れもが用いられる。
【0011】
【作用】このように本発明は、一軸加圧成形において凹
部及び凸部を有する型を用い、被成形体である粉末成分
の一部が軟化・溶融する温度まで加熱してその流動性を
利用して加圧による型内への均一充填を達成することに
より、所望の形状に相当する仮焼体を得ることを最大の
特徴とするものである。
部及び凸部を有する型を用い、被成形体である粉末成分
の一部が軟化・溶融する温度まで加熱してその流動性を
利用して加圧による型内への均一充填を達成することに
より、所望の形状に相当する仮焼体を得ることを最大の
特徴とするものである。
【0012】加圧成形に際して所望の最終形状に相当す
る金型あるいは黒鉛型を用い、しかもその被成形粉末の
一部を軟化・溶融させることで粉体集合体は、最終形状
の外周側の輪郭のみならず、実質的に所望の最終形状に
ほぼ近い形状であるニア・ネット・シェイプを付与され
る。しかも粉体の一部として含ませる比較的低い温度で
軟化・溶融する成分としての金属あるいはガラス相は、
主たる粉体の焼結温度より数百度低い温度で軟化・溶融
するため、比較的低い温度で粉体集合体に所望の型形状
を転写させることができ、しかも比較的高密度の成形体
の形成が可能である。特に、窒化ケイ素セラミックスに
ついては、焼結温度が1700℃以上であるのに対し
て、1200ないし1300℃で軟化・溶融したガラス
相が生ずるために、本発明の方法を有効に適用可能であ
る。ここで、加圧仮焼成形後、被成形体と型との脱離
は、型表面に予めスラリー状にしたBN粉末、ガラス粉
末等の通常の離型剤を塗布しておくことにより極めて容
易に行うことが可能である。このように本発明において
は、従来の加圧成形法を応用することにより、所望の最
終形状にほぼ近い形状を有する成形体を極めて簡単に形
成することができるものである。
る金型あるいは黒鉛型を用い、しかもその被成形粉末の
一部を軟化・溶融させることで粉体集合体は、最終形状
の外周側の輪郭のみならず、実質的に所望の最終形状に
ほぼ近い形状であるニア・ネット・シェイプを付与され
る。しかも粉体の一部として含ませる比較的低い温度で
軟化・溶融する成分としての金属あるいはガラス相は、
主たる粉体の焼結温度より数百度低い温度で軟化・溶融
するため、比較的低い温度で粉体集合体に所望の型形状
を転写させることができ、しかも比較的高密度の成形体
の形成が可能である。特に、窒化ケイ素セラミックスに
ついては、焼結温度が1700℃以上であるのに対し
て、1200ないし1300℃で軟化・溶融したガラス
相が生ずるために、本発明の方法を有効に適用可能であ
る。ここで、加圧仮焼成形後、被成形体と型との脱離
は、型表面に予めスラリー状にしたBN粉末、ガラス粉
末等の通常の離型剤を塗布しておくことにより極めて容
易に行うことが可能である。このように本発明において
は、従来の加圧成形法を応用することにより、所望の最
終形状にほぼ近い形状を有する成形体を極めて簡単に形
成することができるものである。
【0013】以下、本発明を実施態様に基づきより詳細
に説明する。本発明の粉体仮焼成形法は。セラミックス
粉末あるいはセラミックス−金属、セラミックス−ガラ
ス、ガラス−金属等の混合粉末の成形に応用可能であ
る。また、本発明の粉体加圧仮焼成形法により成形可能
なセラミックスとしては、成分の一部が比較的低い温度
で軟化・溶融するものであれば(例えば、窒化ケイ素セ
ラミックスの酸化物助剤成分によるガラスの成分等)特
に限定されるものでなく、窒化ケイ素及び炭化珪素基の
非酸化物セラミックス類、アルミナ、シリカ、ジルコニ
ア及びフェライト等の酸化物セラミックス類及びサーメ
ット類などがある。
に説明する。本発明の粉体仮焼成形法は。セラミックス
粉末あるいはセラミックス−金属、セラミックス−ガラ
ス、ガラス−金属等の混合粉末の成形に応用可能であ
る。また、本発明の粉体加圧仮焼成形法により成形可能
なセラミックスとしては、成分の一部が比較的低い温度
で軟化・溶融するものであれば(例えば、窒化ケイ素セ
ラミックスの酸化物助剤成分によるガラスの成分等)特
に限定されるものでなく、窒化ケイ素及び炭化珪素基の
非酸化物セラミックス類、アルミナ、シリカ、ジルコニ
ア及びフェライト等の酸化物セラミックス類及びサーメ
ット類などがある。
【0014】
【実施例】以下、本発明の加圧仮焼成形法を実施例に基
づきより具体的に説明する。 (実施例1)窒化ケイ素に表1に示す組成の酸化物を添
加、混合した粉末を図1に示す形状の黒鉛製押し型に入
れ、表1に示す加熱温度で3.6MPa の圧力で加圧しな
がら、1h保持し、ニア・ネット・シェイプ仮焼体を得
た。
づきより具体的に説明する。 (実施例1)窒化ケイ素に表1に示す組成の酸化物を添
加、混合した粉末を図1に示す形状の黒鉛製押し型に入
れ、表1に示す加熱温度で3.6MPa の圧力で加圧しな
がら、1h保持し、ニア・ネット・シェイプ仮焼体を得
た。
【0015】得られた仮焼体の密度測定の結果は、表1
に示した通りで実施例として示したものがいずれも3.
6MPa と低い圧力にもかかわらず相対密度50%以上の
成形体を得ることができた。これに対して、比較例に示
したものは、酸化物が軟化する温度が加熱温度より高い
ため、十分な密度の成形体が得られなかった。本発明に
よる成形体は、外観上も割れ等もなく型どおりの形状の
成形体が得られたのに対して、比較例に示したものは強
度が低く、脱型などの際に割れが生じた。
に示した通りで実施例として示したものがいずれも3.
6MPa と低い圧力にもかかわらず相対密度50%以上の
成形体を得ることができた。これに対して、比較例に示
したものは、酸化物が軟化する温度が加熱温度より高い
ため、十分な密度の成形体が得られなかった。本発明に
よる成形体は、外観上も割れ等もなく型どおりの形状の
成形体が得られたのに対して、比較例に示したものは強
度が低く、脱型などの際に割れが生じた。
【0016】(実施例2)表2に示す量のガラス粉末を
アルミナに添加した混合粉末を黒鉛製押し型に入れ、表
2に示す加熱温度で3.6MPa の圧力で加圧しながら、
1h保持し、図2に示す形状のニア・ネット・シェイプ
仮焼体を得た。また、比較例として、ガラスを添加しな
いアルミナを同様の方法で成形した。
アルミナに添加した混合粉末を黒鉛製押し型に入れ、表
2に示す加熱温度で3.6MPa の圧力で加圧しながら、
1h保持し、図2に示す形状のニア・ネット・シェイプ
仮焼体を得た。また、比較例として、ガラスを添加しな
いアルミナを同様の方法で成形した。
【0017】結果を表2に示すが、本発明によるものは
いずれも相対密度55%以上で外観上も欠けなどのない
健全な成形体を得た。これに対して、比較例として行っ
たガラス無添加のアルミナでは、軟化・溶融成分が含ま
れていないため、粉末が型の形状に均一に成形されず、
実施例より高温の1100℃で成形したにもかかわら
ず、密度も低く欠けや割れが数多く見られた。
いずれも相対密度55%以上で外観上も欠けなどのない
健全な成形体を得た。これに対して、比較例として行っ
たガラス無添加のアルミナでは、軟化・溶融成分が含ま
れていないため、粉末が型の形状に均一に成形されず、
実施例より高温の1100℃で成形したにもかかわら
ず、密度も低く欠けや割れが数多く見られた。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】以上述べたように本発明による加圧仮焼
成形は、一軸加圧成形において凹部及び凸部を有する型
を用い、被成形体である粉末成分の一部が軟化・溶融す
る温度まで加熱してその流動性を利用して加圧による型
内への均一充填を達成することにより所望の形状に相当
する仮焼体を得ることを最大の特徴とするものである。
加圧成形に際して所望の最終形状に相当する金型あるい
は黒鉛型を用い、しかもその被成形粉末の一部を軟化・
溶融させることで粉体集合体は、最終形状の外周側の輪
郭のみならず、実質的に所望の最終形状にほぼ近い形状
であるニア・ネット・シェイプを付与される。しかも粉
体の一部として含ませる比較的低い温度で軟化・溶融す
る成分としての金属あるいはガラス相は、主たる粉体の
焼結温度より数百度低い温度で軟化・溶融するため、比
較的低い温度で粉体集合体に所望の型形状を転写させる
ことができ、しかも比較的高密度の成形体の形成が可能
であることから、焼結前の素地(しらじ)あるいは仮焼
体での機械加工及び焼結後の機械加工等の必要性が極め
て小さなものとなるため、加工に要する時間及び経費さ
らには減量費の大幅な削減が可能となるものである。
成形は、一軸加圧成形において凹部及び凸部を有する型
を用い、被成形体である粉末成分の一部が軟化・溶融す
る温度まで加熱してその流動性を利用して加圧による型
内への均一充填を達成することにより所望の形状に相当
する仮焼体を得ることを最大の特徴とするものである。
加圧成形に際して所望の最終形状に相当する金型あるい
は黒鉛型を用い、しかもその被成形粉末の一部を軟化・
溶融させることで粉体集合体は、最終形状の外周側の輪
郭のみならず、実質的に所望の最終形状にほぼ近い形状
であるニア・ネット・シェイプを付与される。しかも粉
体の一部として含ませる比較的低い温度で軟化・溶融す
る成分としての金属あるいはガラス相は、主たる粉体の
焼結温度より数百度低い温度で軟化・溶融するため、比
較的低い温度で粉体集合体に所望の型形状を転写させる
ことができ、しかも比較的高密度の成形体の形成が可能
であることから、焼結前の素地(しらじ)あるいは仮焼
体での機械加工及び焼結後の機械加工等の必要性が極め
て小さなものとなるため、加工に要する時間及び経費さ
らには減量費の大幅な削減が可能となるものである。
【図1】本発明の加圧仮焼成形法の一実施態様である単
軸加圧による成形の例を模式的に示したものである。
軸加圧による成形の例を模式的に示したものである。
【図2】本発明の加圧仮焼成形法の別の実施態様を示し
たものである。
たものである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/63 C04B 35/00 109
Claims (1)
- 【請求項1】 比較的低温度で溶融あるいは軟化する無
機物質粉末成分を体積割合で5〜30%含有する高融点
無機物質粉末集合体を複雑形状の凹部及び凸部を有する
型を用いて、含有成分の一部が軟化・溶融する温度に加
熱し、その流動性を利用して大部分の容積を占める高融
点無機物質粉末を加圧成形し所望の形状の成形体を得る
ことを特徴とする高融点無機物質粉末の加圧仮焼成形方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6062522A JPH07267740A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 高融点無機物質粉末の加圧仮焼成形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6062522A JPH07267740A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 高融点無機物質粉末の加圧仮焼成形法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07267740A true JPH07267740A (ja) | 1995-10-17 |
Family
ID=13202610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6062522A Withdrawn JPH07267740A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 高融点無機物質粉末の加圧仮焼成形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07267740A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022172493A (ja) * | 2021-05-06 | 2022-11-17 | 株式会社トーヨプロセス | 建築材の押出成型機に使用される金型 |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP6062522A patent/JPH07267740A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022172493A (ja) * | 2021-05-06 | 2022-11-17 | 株式会社トーヨプロセス | 建築材の押出成型機に使用される金型 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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